運(yùn)用生物科學(xué)史提升中學(xué)生學(xué)習(xí)力的策略研究

摘?要：培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力作為主要的教學(xué)目標(biāo)需要教師在課堂教學(xué)中注重引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生問題分析能力。在生物課堂教學(xué)中不僅包括理論學(xué)習(xí)，還有部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師要合理利用實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和學(xué)習(xí)毅力。同時(shí)，生物教師還要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，注重突出學(xué)生的主體地位，調(diào)動學(xué)生主觀能動性，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的同時(shí)提升教學(xué)效率。文章將闡述運(yùn)用生物科學(xué)史提升中學(xué)生學(xué)習(xí)力的教學(xué)策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：生物科學(xué)史;學(xué)習(xí)力;提升策略

一、 引言

在高中生物課堂教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是亟待解決的問題之一。生物教師要注重轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)方式，進(jìn)而提高課堂教學(xué)的效率。文章結(jié)合生物科學(xué)史從不同角度展開教學(xué)，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

二、 運(yùn)用生物科學(xué)史提升中學(xué)生學(xué)習(xí)力的意義

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

在生物教育中怎樣提高高中生物教學(xué)的有效性，增強(qiáng)學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)，是生物教師需深入思考與解決的重要問題。將生物學(xué)史引入課堂，能夠增加學(xué)生對生物學(xué)的興趣，與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，生物史課堂教學(xué)是綜合性的，學(xué)生不再被動接受知識，而是可以通過對科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的理解和分析自主地得出科學(xué)結(jié)論，這樣不僅能夠加深學(xué)生對生物知識的印象，并且還能增強(qiáng)學(xué)生探索生物學(xué)新知識的愿望和興趣。同時(shí)，教師的教學(xué)方式不再是傳統(tǒng)的灌輸訓(xùn)練，而是通過展示生物史的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生探索新知識，這樣可以最大限度地減少學(xué)生的學(xué)習(xí)疲勞，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動力。

（二）提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)，教師要將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力作為基本課程理念，利用生物學(xué)史來幫助培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究技能。從教育目標(biāo)和教育價(jià)值來看，生物教育與科學(xué)探究既有許多相似之處，也有矛盾之處。生物教材中科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)具有代表性，將其轉(zhuǎn)化為課堂上可以完成的探究課題，學(xué)生將能夠沉浸式地發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。因此，通過將生物學(xué)歷史融入課堂課程，學(xué)生可以了解生物學(xué)研究的常用方法并培養(yǎng)科學(xué)探究技能，促使學(xué)生提升學(xué)習(xí)能力。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)毅力

科學(xué)結(jié)論和發(fā)現(xiàn)與科學(xué)家堅(jiān)持科學(xué)探究的精神密不可分，生物科學(xué)史中的故事都蘊(yùn)含著不同的道理，例如，達(dá)爾文在進(jìn)行全球調(diào)查之前忠于“神創(chuàng)論”，但通過全球調(diào)查和對世界各地物種的細(xì)致比較和分析后，他打破了先天思維的障礙，以堅(jiān)強(qiáng)的意志建立了“自然選擇學(xué)說”。這個(gè)生物科學(xué)史可以看出達(dá)爾文勇于挑戰(zhàn)質(zhì)疑的科學(xué)精神，能夠潛移默化地影響學(xué)生，加深其不畏權(quán)威、挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的科學(xué)精神。在教育過程中，引導(dǎo)學(xué)生感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的艱辛，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)毅力的教育目標(biāo)。

三、 運(yùn)用生物科學(xué)史提升中學(xué)生學(xué)習(xí)力的理念

（一）以生物學(xué)史的發(fā)展為線索

中學(xué)生物教學(xué)必須培養(yǎng)學(xué)生的正確的思維方式和思想觀念，注重培養(yǎng)獨(dú)特的學(xué)習(xí)能力。建立和創(chuàng)新學(xué)生的能力，真正做到授之以漁，提高生物學(xué)教學(xué)效率。將生物史內(nèi)容融入生物教育有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績，教師優(yōu)化教學(xué)方法。

（二）以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目的

在生物教學(xué)中引入生物史，能夠改變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，這主要是因?yàn)樯锸返拇蟛糠謨?nèi)容豐富而有趣，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并且還能提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動力。生物學(xué)史可以解釋知識的矛盾，通過生物學(xué)史學(xué)習(xí)還能培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，啟發(fā)學(xué)生多角度思考問題，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。另外，生物史的學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家對科學(xué)的多元貢獻(xiàn)，在科學(xué)成就中感受科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的毅力。例如，施萊登和施旺提出了細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文提出了生物進(jìn)化論等，在歷史上有許多對生物做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。因此，在生物課堂中，將生物史的內(nèi)容進(jìn)行融合，能夠體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（三）以開放的學(xué)習(xí)過程為路徑

此外，生物史的教學(xué)內(nèi)容廣泛，教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，選擇相應(yīng)的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生提升學(xué)習(xí)力。例如，引入故事情境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過模擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力;以開放的教學(xué)方式，從不同角度啟發(fā)學(xué)生的思考，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。由此可以看出，多樣化的教學(xué)方式，能夠提高課堂教學(xué)的效率，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

四、 運(yùn)用生物科學(xué)史提升中學(xué)生學(xué)習(xí)力的策略

（一）“引子”——運(yùn)用生物科學(xué)史導(dǎo)入新課，激發(fā)探究情感

濃厚的學(xué)習(xí)興趣能最大限度地挖掘人的潛力。教學(xué)中引用生物科學(xué)史內(nèi)容，可以幫助學(xué)生更好地理解基本概念和原理。生物科學(xué)史可以作為教育內(nèi)容的組成部分，融入單元學(xué)科的教育中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科。例如，在學(xué)習(xí)《遺傳與進(jìn)化》時(shí)，學(xué)生需要掌握人類遺傳病的類型，能夠說出單基因遺產(chǎn)病、多基因遺傳病以及染色體遺傳病等，并且能夠理解不同類型遺傳病的監(jiān)測與預(yù)防方式，在課堂教學(xué)中，如果教師單純地依靠教材進(jìn)行講解，學(xué)生理解有一定的難度，教師可以利用多種素材引導(dǎo)學(xué)生理解“假設(shè)-演繹”的含義，充分引用生物學(xué)史素材啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在1900年時(shí)，有三位科學(xué)家他們重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的工作，遺傳學(xué)界開始意識到孟德爾遺傳理論的重要性，孟德爾提出了假設(shè)的遺傳因子，由此可以作為學(xué)習(xí)探究的興趣點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。所以在學(xué)習(xí)“染色體的基因”部分時(shí)，首先向?qū)W生展示染色體的遺傳觀點(diǎn)和行為變化，并用兩種方式解釋孟德爾分離定律的兩張圖，讓學(xué)生推測基因和染色體的關(guān)系。然后在講解遺傳學(xué)家摩爾根曾明確表示不相信孟德爾的遺傳學(xué)說，并對薩頓的假說表示懷疑。那么我們?nèi)绾螜z查呢？學(xué)生自然會思考設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。再給學(xué)生介紹摩爾根實(shí)驗(yàn)學(xué)生就很容易接受以及理解知識的形成過程了。

此外，有許多科學(xué)史故事都生動有趣引人入勝，例如像道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲故事。在用紅綠色盲解釋伴性遺傳之前，我們可以先介紹一下英國化學(xué)家、物理學(xué)家道爾頓的生平，在醫(yī)學(xué)上存在一種很奇怪的病，道爾頓病，這個(gè)道爾頓不是別人，就是這個(gè)化學(xué)家和物理學(xué)家。學(xué)生會對此非常好奇。什么是“道爾頓病”？為什么以他的名字命名？老師可以給學(xué)生介紹一段道爾頓童年給媽媽買禮物的故事（道爾頓和弟弟選擇藍(lán)色的襪子來慶祝媽媽的生日，但媽媽發(fā)現(xiàn)這些襪子實(shí)際上是鮮紅色的。）在他發(fā)現(xiàn)色覺異常后，徹底分析自己的經(jīng)歷，還對周圍的人進(jìn)行了各種研究。經(jīng)過多次測試和驗(yàn)證他寫了一本書《論色覺》。提醒人們這是人類首次被診斷出患有色盲，而且由于道爾頓是第一個(gè)被確診的患者，他是色盲，因此直到今天這依然被稱為“道爾頓病”。引出伴性遺傳并總結(jié)紅綠色盲遺傳基本規(guī)律，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。又例如還可以用Banting發(fā)現(xiàn)了胰島素的故事，激起學(xué)生學(xué)習(xí)激素調(diào)節(jié)的興趣。

（二）“矛盾”——在生物科學(xué)史中設(shè)置懸疑，做出多樣假設(shè)

所有生物史問題都值得學(xué)生探索。例如，1953年，米勒帶領(lǐng)學(xué)生踏上了艱辛的探索之旅，將NH₃、H₂O、HCN放入燒瓶中，在7個(gè)晝夜后，溶液中發(fā)現(xiàn)了氨基酸。這種氨基酸從何而來？這為理解生活內(nèi)容的起源創(chuàng)造了懸念;說到昆蟲的荷爾蒙調(diào)節(jié)，可以引入法國昆蟲學(xué)家法布爾在1904年進(jìn)行的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。盡管當(dāng)晚風(fēng)很大，法布爾還是用紗籠抓住了雌性帝蛾，并將她鎖在了一個(gè)樹木繁茂的小屋里。大雨過后，發(fā)現(xiàn)有40多只雄蛾前來交配。這究竟是為什么？教學(xué)中可以通過學(xué)習(xí)解謎的熱情高漲，在科學(xué)教育史上制造一種“矛盾的局面”來抓住學(xué)生的注意力;在學(xué)習(xí)孟德爾遺傳定律時(shí)，教師需要講解孟德爾研究性狀遺傳方式與內(nèi)容，對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解釋，并且能夠幫助學(xué)生從遺傳現(xiàn)象上升到對分離定律的認(rèn)知，提升學(xué)生的歸納總結(jié)能力。此時(shí)，教師可以先介紹當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界流行的遺傳學(xué)概念，即融合遺傳理論。孟德爾敏銳地發(fā)現(xiàn)了原始理論與新事實(shí)之間的矛盾，提出首先要解決性狀如何傳遞性狀的問題。孟德爾做了什么？以這種方式引出主題，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度進(jìn)行思考。讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，在思維碰撞中實(shí)現(xiàn)交流，進(jìn)而產(chǎn)生積極的情感體驗(yàn)，潛在的能力易被激發(fā)出來，達(dá)到知識能力的優(yōu)勢互補(bǔ)，最終提升學(xué)習(xí)力。

（三）“支架”——利用生物科學(xué)史進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)探究樂趣

模擬生物學(xué)中的許多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，不僅是一個(gè)精心設(shè)計(jì)的探索性實(shí)驗(yàn)，也是學(xué)習(xí)如何做科學(xué)研究的例子。例如，在“植物激素調(diào)節(jié)”部分的學(xué)習(xí)中，學(xué)生主要了解生長素的發(fā)現(xiàn)過程，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)區(qū)分植物感性運(yùn)動與向性運(yùn)動，說出生長素的合成部分、運(yùn)輸方向等內(nèi)容，進(jìn)而提升學(xué)生的探索意識。在實(shí)際教學(xué)中老師并沒有直接告訴學(xué)生要得出什么結(jié)論，而是先展示了自然界中植物的向光性，以研究生長素發(fā)現(xiàn)過程為教學(xué)主線，利用多媒體重現(xiàn)三位科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)是達(dá)爾文的胚芽鞘彎曲實(shí)驗(yàn)，第二個(gè)是丹麥科學(xué)家詹森的明膠和云母片插入實(shí)驗(yàn)，第三個(gè)是荷蘭科學(xué)家溫特的瓊脂塊實(shí)驗(yàn)。通過將科學(xué)家的思維過程進(jìn)行展開，學(xué)生能夠在觀察中掌握生物知識，了解胚芽鞘的生長和向光彎曲與尖端和單側(cè)光有關(guān)。然后教師引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)尖端可以產(chǎn)生特定物質(zhì)并將其向下移動，但是我們?nèi)绾巫C明生長素在胚芽鞘中主要是間歇性向下運(yùn)輸?shù)哪?？此時(shí)，教師可以啟發(fā)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，將學(xué)生推向問題的起點(diǎn)，分析研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而提出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程。首先將含有生長素的瓊脂塊放在去除頭部和尾部胚芽鞘的形態(tài)學(xué)上端，然后在底部附加另一塊空白瓊脂。如果將胚芽鞘倒置并在底端做同樣的事情，生長素將不會向下傳遞;在講解《光合作用》時(shí)，舉出歷史實(shí)驗(yàn)例子：歷史案例1：1648年的Helmont Willow實(shí)驗(yàn)，結(jié)論：柳樹的營養(yǎng)生長物質(zhì)與空氣有關(guān)，與土壤無關(guān)。歷史案例2：普里斯特利1771年的“綠色植物-蠟燭-大鼠”實(shí)驗(yàn)，結(jié)論：植物光合作用可以再生空氣。歷史案例3：1864年Sachs的“半陰影葉片碘蒸氣”實(shí)驗(yàn)，結(jié)論：光合作用可以產(chǎn)生淀粉并且需要光照。歷史案例4：恩格爾曼1880年的“水綿-好氧菌”實(shí)驗(yàn)，結(jié)論：光合作用可以產(chǎn)生氧氣，葉綠體是綠色植物的光合作用場所。歷史案例5：1930年代的Rubin和Carmen同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的所有氧氣都來自水?！豆夂献饔玫陌l(fā)現(xiàn)》一共介紹了五位科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。歷史實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生掌握光合作用的具體反應(yīng)過程，提高學(xué)生的歸納總結(jié)和科學(xué)探究能力，使其能在解決問題的過程進(jìn)行思想探究和反思。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下回顧這些科學(xué)家對光合作用問題的研究成果，能夠幫助學(xué)生一一解決認(rèn)識水平和面臨的困難，有助于學(xué)生體驗(yàn)進(jìn)行生物學(xué)研究的興趣。教學(xué)中模擬生物實(shí)驗(yàn)不僅能夠提高學(xué)生各方面的綜合能力，還能促使學(xué)生發(fā)揚(yáng)實(shí)事求是的科學(xué)精神，樹立端正嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，可以有效激起學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

五、 結(jié)語

在中學(xué)生物課程教學(xué)中，著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，有利于促進(jìn)課堂教學(xué)效率的提升。結(jié)合生物科學(xué)史，能夠改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為課堂的主體，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并且還能激發(fā)學(xué)生對學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成學(xué)科學(xué)習(xí)毅力，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力同時(shí)促進(jìn)其學(xué)科綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

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作者簡介：帖步霞，江蘇省蘇州市，江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)。

①文章屬于江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度課題（YZ-c/2018/57）《“教是為了不教”理念下的中學(xué)生學(xué)習(xí)力提升策略研究》的階段性研究成果。